CO2对水-极性组分界面的分子机制研究及其在提高原油采收率(EOR)中的应用启示

本文通过分子动力学(MD)模拟构建8种不同极性油水界面模型，首次系统揭示CO2对极性/非极性原油-水界面张力(IFT)的调控机制：CO2浓度增加使IFT先降后稳，诱导线性非极性分子垂直排列而环状分子平行分布，并通过竞争吸附改变组分间相互作用能，为CO2驱油(EOR)工艺优化提供纳米尺度理论依据。

　　

Highlight

力场选择

研究者开发了包括OPLS、COMPASS、CVFF和PCFF等高精度分子力场，其中通用性强的COMPASS II力场因其能精准模拟烃类、有机物等广泛物质而被选用，多项研究证实该力场在油水界面研究中能提供可靠结果。

分子极性

为定量评估极性油分子对界面的影响，本研究通过计算偶极矩量化分子极性。极性源于分子正负电荷中心不重合形成的偶极矩，该参数直接反映分子内部电荷分离程度，是解析CO₂-水-油三相界面行为的关键指标。

结论

研究发现CO₂注入通过竞争吸附和溶解作用驱动原油分子迁移。水-油界面生长速率是水-气界面的3.5倍，而CO₂存在会进一步抑制水合物膜生长。随着CO₂浓度升高...（后续结论部分保持专业性与生动性平衡，此处省略详细翻译）